立式轴流泵机组安装工法 510.docx
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立式轴流泵机组安装工法510
立式轴流泵机组安装工法
完成单位：
天津市水利工程有限公司
主要完成人：
1.前言
在以往的泵站立式轴流泵机组安装的过程中，总会出现一些问题，使得在实际运行当中，出现了一些泵体振动，泵抽不出水，底座漏水等一系列的问题。
一次性将泵站的立式轴流泵安装好，确保实际运行过程中少出问题甚至不出问题就显得尤为重要。
为了提高泵站的运行年限，延长立式轴流泵的寿命，减少后期的维护维修费用，让泵站发挥更好的社会效益和经济效益，总结出立式轴流泵机组安装的工法就显的尤为重要。
2工法特点
2.1 立式轴流泵底座安装是最关键的工作，在安装之前先定出底座的X、Y轴线，能更准确的找出中心点。
2.2立式轴流泵的安装程序性、顺序性比较强。
2.3此工法可保证同心度高，垂直度，安装速度快,偏差小。
3适用范围
本工法适用于所有采用立式轴流泵机组的泵站。
4工艺原理
叶轮中心安装高程应符合设计高程，保证运行时叶轮中心与叶轮外壳中心重合，电机定转子磁场中心重合或定子稍高（高差为0％0．5％H1，HI为定子铁心高度）。
若叶轮相对外壳偏高或偏低，则叶片上间隙或下间隙偏小，会致使间隙汽蚀加重，甚至碰壳。
转子相对定子过高或过低，会减小电机输出功率，降低电机效率。
转子中心高于定子中心还会因定子对转子的磁拉力有向下分量而增加推力轴承荷载。
同心度是指定子、水泵导轴承及密封座等固定部件中心在同一条直线上，一般要求垂直同心，即上述部件的中心线处于同一铅垂线上。
但由于站房地基不均匀沉陷，特别是上下游水位差变化，引起站身倾斜值不断变化，因此，允许固定部分中心线稍有倾斜，但要保证同心。
若固定部件不同心，主轴定中心后，泵轴颈处于导轴承中心，而转子偏离定子中心，造成空气间隙不均、导轴承偏磨、机组运行振动，严重时会导致转子与定子相碰。
垂直度是指镜板与固定部件中心线垂直，这样才能保证转动部件转动中心线与固定部件中心线平行，定中心后重合。
若固定部件垂直同心，则要求镜板水平。
如果不满足垂直条件，轴线摆度处理后，轴线与固定部件中心线成一角度，定中心后泵轴颈处于轴窝中心，而转子偏移定子中心，空气间隙不均。
5施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
把流程精细化,突出特点
立式轴流泵安装工艺流程：
施工准备→底座安装→下座叶轮室安装→吊入水泵转子体→导叶体安装→弯管安装→联轴→轴线调整→轴承安装→主轴密封安装。
立式轴流泵配套电机安装工艺流程：
施工准备→基础预埋件安装→下机架、定子、上机架安装→定子安装、转子组装→吊电动机转子→上机架安装→推力轴承安装→联轴→泵组轴线调整→轴承安装→调节器安装。
5.2立式轴流泵安装
5.2.1准备工作
检查基座是否清扫干净，复核土建提供的高程、轴线是否符合设计要求，放出泵组X、Y轴线，多台机组一次放出，设定各安装高程。
中心、高程标记必须采取保护措施。
安装所需工具：
1mm～10mm厚40mm×100mm垫铁，每台泵至少一套；
1mm～10mm厚40mm×100mm斜铁，每台泵至少10块；水平仪一套；0.01mm～1mm塞尺一把；水平尺、游标卡尺、20cm卡钳、5m盒尺、10寸平板锉刀、扳手等工具。
5.2.2底座安装
泵底座是泵组安装的基准件，底座穿入地脚螺栓，吊入水泵机坑，利用千斤顶，楔子调整底座的高程，X，Y轴线，底座的水平测量用框式水平仪加水平梁测量，使其符合质量标准要求后，经验收合格，并做好记录，便可浇筑二期混凝土。
5.2.3下座叶轮室安装
底座二期混凝土达到龄期后，可进行下座及叶轮室安装，安装完毕后，做好叶轮室的安装的中间阶段检查记录。
5.2.4吊入水泵转子体
吊入水泵转子体。
水泵转子吊装前，应先把转子组装，叶片的调节机构应在制造厂人员的指导下，严格按图纸组装，叶片角度应与标示角度一致，并尽量使调节机构叶片受力均匀，做好叶片调节机构安装总体检查记录。
5.2.5导叶体安装
转子吊入后可进行导叶体的安装，做好导叶体安装总体检查，并做好记录。
5.2.6弯管安装
转子吊入、导叶体安装完毕后可吊入弯管进行安装，输出段及直管安装。
5.2.7联轴
电动机单独盘车合格后，可进行电动机及水泵的联接。
5.2.8轴线调整
联轴后可进行机组的盘车，进行轴线调整，做好轴线调整检查记录。
泵组轴线合格后，进行转动部分中心调整，使电机定、转子之间空气间隙均匀，叶轮与叶轮室间间隙均匀，叶轮与叶轮室间间隙均匀，同时满足质量标准要求。
5.2.9轴承安装
轴线调整到符合质量标准要求后，固定大轴，然后进行水导及上导水轴承的安装，轴承间隙的调整应根据设计间隙和摆度值分配单侧间隙。
做好水导轴承总体检查记录。
5.2.10主轴密封安装
轴承间隙调整好后，可进行轴承密封安装及润滑水管路的安装。
5.3电机安装
5.3.1准备工作
电动机安装前清扫干净基坑，准备好安装用的安装工具。
如求心器、楔子板等。
5.3.2基础预埋件安装
按设计的高程，轴线位置安装基础板。
5.3.3下机架、定子、上机架安装
采用下机架、定子、上机架预安装工艺，在水泵转轮与转子调入前进行，利用求心器，按安装好的水泵下导轴承座内镗口加工面为基准，求出机组的轴线，电动机下机架、定子、上机架的安装均以该轴线为基准进行安装，调整下机架、定子、上机架的高程、水平、X、Y轴线位置，使之符合质量标准要求，然后铰销孔，打入定位销。
浇筑二期砼。
等二期砼达到临期后，可吊出上、下机架。
再吊入水泵的转轮、弯管。
再按预安装下机架的定位销孔，安装好下机架。
5.3.4定子安装、转子组装
定子安装前，要进行定子干燥和耐压试验，做好定子耐压试验的记录，定子安装按预装好的位置进行安装。
转子现场装配，要做好转子干燥及耐压试验，做好定子、转子测圆检测记录，做好转子组装总体检查，转自耐压试验的记录。
5.3.5吊电动机转子
转子吊装是泵组安装中重要的工序之一，电动机转子是泵组最重要的部件，吊入电动机转子时，要有专人指挥，在定子上方初步找正位置后，在慢慢落下，当转子将要进入定子，在仔细找正，为避免转子和定子相碰，需用8根木板条（约30-40mm宽，比磁极稍长，厚度为空气间隙的一半）均匀地分布在定子、转子间隙内，每根木条由一人提着，靠近磁极中部上下活动，在转子下落过程中，如发现木条卡住，说明在该方向间隙太小，立即告诉现场指挥，向相反方向移动转子，中心调整几次后，转子可顺利下降，待其即将落在千斤顶上时，要特别注意防止大轴相碰。
吊入后以定子为基准进行转子初步找正（控制空气间隙和高程）。
5.3.6上机架安装
电动机转子吊入后，可进行上机架的安装。
按预安装上机架的定位销孔，安装好上机
架。
5.3.7推力轴承安装
推力轴承安装前，推力瓦已经刮瓦，并符号规范要求。
推力头与主轴为过渡配合，采用热法，套装前将推力头加热，使孔径膨胀间隙增加0.6-1.0mm，然后再套装。
推力轴承安装好以后，可将转子重量转移到推力头上。
再调整推力瓦受力，并使镜板处于水平状态，上导轴承临时安装好，使瓦与轴的间隙为0.05mm。
电动机便可进行单独盘车，合格后进入下一工序。
5.3.8联轴
转子吊入找正后，电动机盘车猴哥猴，提升水泵主轴，使轴头向内法兰靠拢进行联接。
5.3.9泵组轴线调整
联轴后，可进行机组的盘车，进行轴线调整，这是泵组安装中一项很重要的工序，盘车时起步要慢，使转动部件按机组运转方向慢慢转动，并在各测点等分处准确停止，然后接触盘车动力，待主轴稳定后，进行读数，记录，电机上导，下导、法兰处相对摆渡，水泵水导处相对摆渡，绝对摆渡值符合质量要求。
轴线调整通过修刮推力头与镜板之间的绝缘垫以及泵轴法兰面来进行，做好轴线调整检查记录。
泵组轴线合格后，即可进行转动部分中心调整，使电机定转子之间空气间隙均匀，叶轮与叶轮室间间隙均匀，同时，满足质量标准要求。
5.3.10轴承安装
轴线调整到符合质量标准后，固定大轴，然后进行上导及下导轴承的安装，轴承间隙的调整应根据设计间隙和摆渡值分配单侧间隙，做好轴承安装检查记录。
5.3.11调节器安装
把调节器安装好，机组的测温元件，机组管路安装好。
5.4劳动力组织
劳动力组织情况表
序号
单项工程
所需人数
备注
1
管理人员
4
2
技术人员
4
3
安装施工
12
4
吊装工
3
5
杂工
5
合计
28人
6材料与设备
6.1泵组部件
6.1.1喇叭口
喇叭管为中小型立式轴流泵的吸水室。
作用是把水以最小的损失均匀地引向叶轮。
喇叭管的进口部分呈园弧形，进口直径约有叶轮直径的1．5倍。
在大型轴流泵中，吸水室大都作成流道形式。
6.1.2叶轮
它是轴流泵的主要工作部件，由轮毂、导水锥、叶片等组成。
叶轮一般由2~6片弯曲叶片组成。
断面为流线型。
叶轮的叶片呈扭曲形装在轮毂上。
根据叶片调节的可能性分为固定式、半调节式和全调节式三种。
固定式的叶片和轮毂铸成一体，叶片的安装角度是不能调节的。
半调节式叶片可根据使用的要求把叶片安装在某一位置，叶片不同的安装角度，水泵的性能曲线亦不同。
叶片调节时，一般需要停机并拆卸叶轮之后，才能进行调节，适用于中小型轴流泵。
6.1.3导叶
导叶装置外形呈园锥形或园柱形。
由导叶、导叶毂和泵外壳组成的整体为导叶体。
导叶的作用是将叶轮中流出来的水流，由旋转运动变为轴向运动，并使它们的功能成为压力能，达到提高水泵效率的目的。
导叶的叶片一般装有6～12片。
导叶进口边一般制成与叶轮出水方向一致，这样可以避免水流冲击损失。
导叶出口边常取用90°，是使水流变成轴向运动。
外形呈圆锥形，是为了使水流速度逐渐减小。
6.1.4泵轴
泵轴采用优质碳素钢制成，它的上端供联轴器与传动轴相连，下端与叶轮相连。
中小型轴流泵泵轴是实心的。
大型轴流泵的泵轴做空心的，在空心轴间布置叶片调节机械，轴孔内安置操作油管或操作杆。
6.1.5出水弯管
出水弯管与导叶体是立式轴流泵泵壳的主要部分，它们通过法兰连接形成一个整体。
6.1.6轴承
轴流泵的轴承因其功能不同，有二种类型，一种是导轴承，用来承受转动部件的经向力，起径向定位作用，另一种是推力轴承，主要作用在立式轴泵中用于承受水流作用在叶片上的方向向下的轴向推力。
水泵转动部件重量以及维持转子的轴向位置，并将这些推力传到机组的基础上去。
6.2设备制造
6.1.1立式轴流泵安装前，完成所有设备零部件制造，设备的所有零部件都应通过检验，设备制造过程中进行检查；
6.1.2施工前编制好施工作业计划，并对施工人员进行安全、质量培训。
机具设备表
序号
设备名称
设备型号
单位
数量
备注
1
垫铁
40mm×100m
块
6
2
斜铁
40mm×100m
块
60
3
水平仪
套
1
4
塞尺
0.01mm
把
1
5
水平尺
把
1
6
游标卡尺
把
4
7
卡钳
20cm
把
2
8
盒尺
5m
个
6
9
平板锉刀
10寸
把
3
10
扳手
把
1
11
汽车起重机
25t
辆
1
12
主厂房天车
台
1
7质量控制
7.1高程控制
机组定转子磁场中心高差和叶片间隙（叶片与泵外壳间隙）是两个重要的结构技术参数，取决于有关固定件与转动件的安装高差。
定子磁场中心应等于或稍高于转子磁场中心，高差值为定子铁芯有效长度的O％～0．5％，该高差值应为机组运行时的动态高差值。
叶片外缘及泵体外壳为球面，运行时要求叶轮中心与泵体外壳中心高程基本重合，叶片的四周、上下间隙均匀。
泵机组安装顺序为：
先下后上，先固定部分后转动部分。
部件安装高程以叶轮中心设计高程为基准推算得到。
关键是推求定子与泵体外壳的安装高差，目的是使机组运行时定转子磁场中心高差和叶轮中心与泵体外壳中心高差符合要求。
7.2同心度控制
电机定子与水泵轴窝同心用电气回路法测量，测量时将下面吊有垂锤的钢线用求心器移至水泵轴窝中心，以此为基准测量定子铁心上下各四个方位至钢线的半径，计算不垂直同心值。
若定子相对面半径差值较大，而上下一致，则定子错位，用千斤顶调整定子与水泵轴窝垂直同心；若定子上下相对面半径差值相差较大，则定子倾斜，通过升降定子基础板下的调整垫铁来调整。
定子既有倾斜又有错位时，先调整倾斜后处理错位。
7.3垂直度控制
在固定部件垂直同心调整后，要监测站房的倾斜值，安装推力轴承时，应调整抗重螺栓高度，使镜板不水平值等于固定部件中心线倾斜值，方向一致，才能保证镜板与固定部件中心线垂直。
7.4受力控制
推力轴承受力问题除定转子磁场中心高差影响受力大／J,#F，主要是推力瓦受力不均匀。
影响推力瓦受力不均匀的因素有：
推力头偏心受压、镜板表面不平、推力瓦高度不一、
推力瓦抗重螺栓松动及支承部位刚度不等、转动部分受横向力作用引起镜板翘起等。
安装时，推力头上部卡环厚度应均匀，与电机轴卡环槽配合接触均匀，以小锤能轻轻打入为宜，卡环底面与推力头顶面接触均匀。
检查镜板不平度，特别是与推力头组装后的不平度，尤其要注意磨削推力头与镜板间的绝缘垫处理轴线摆度，在推力头镜板组合件已压装在电机轴上，镜板不平度无法检测时，唯一办法就是观测轴线摆度，若出现正负值相间的非正弦规律的不规则摆度，并查明抗重螺栓无松动，即可断定绝缘垫不平引起镜板不平，需要换用新绝缘垫。
机组转动部分所受横向力有：
（1）由空气间隙不对称引起的定子对转子的不平衡磁拉力；
（2）叶轮、泵轴及转子质心偏离转动中心造成的惯陛离心力；（3）叶轮及泵轴横向水力不平衡力。
这些横向力都会形成导轴承荷载。
机组转动部分受横向力作用，轴线上部不会平移，下部轴线在导轴承间隙内偏斜，造成如前所述的镜板面翘起，从而导致推力瓦受力不均。
因此，要尽量保证空气间隙均匀，减小叶轮质量偏心及进水流道来流非轴向成分，最关键的是减小叶轮及轴线摆度，相应减小导轴承间隙，限制轴线偏斜值，从而减小镜板翘起。
7.5摆度控制
轴线摆度最大值及方位测量确定后需进行调控，常规做法是按圆周8方位测量来计算确定绝缘垫和（或）泵轴联轴器端面的最大刮削值及方位，往往需要多次测量处理，费工误
时。
根据摆度的正弦变化规律，可计算出两轴摆度方位成任意角的泵轴联轴器端面的最大刮削值及方位，理论上可以保证摆度处理一次成功。
绝缘垫最大刮削方位与摆度方位相同，泵轴联轴器端面最大刮削值方位与摆度方位相反。
7.6中心控制
主轴中心定位是按泵轴颈转动中心处于轴窝中心进行控制，允许误差为0．04mm。
定中心首先要测量泵轴转动中心偏离轴窝中心的距离，测量方法有静止测量的内径千分尺法（计算需考虑泵轴在测量方位的摆度）和盘车测量的百分表法（不需考虑摆度），后一方法比较准确，但需要轴颈与轴窝出口之间有足够间距，适用于叶轮直径3m以上的水泵。
具体控制是根据平移值和平移方位，用小千斤顶推移电机上导轴瓦瓦背及推力头，用百分表监视平移值。
7.7圆度控制
有配合间隙要求的转动件与固定件都有圆度控制要求。
定子铁心分上下两个环面控制，将电气回路法测垂直同心时测得的相互垂直相对面的半径之和进行比较，即可知道定子的椭圆度。
大型电机的椭圆度较大，如与6HL6m立式混流泵配套的7000kW立式同步电机，分四瓣制造、运输，泵站现场拼装嵌线，椭圆度达5mm。
定子不圆，可以电
机风洞壁为着力点，四周布置4～6只千斤顶顶推调整。
需注意的是，定子与水泵轴窝错位不同心，用千斤顶平移定子时，定子受底部摩擦力和顶推力作用，易变形成椭圆，应注
意观测调整。
转子磁极圆度有三种测量方法：
（1）测量磁极凸出磁轭侧面的高度（要保证磁轭侧面圆度）；
（2）利用导向轴承支承的测圆架固定百分表（机构复杂，导向轴承间隙引起的误差较大）；（3）安装时转子吊入定子落在推力瓦上调平后，上导轴瓦稍有抱紧时，盘车测出每个磁极与定子铁心某固定部位的空气间隙值。
上述第三种方法最精确简便的方法，转子不圆通过改变磁极与磁轭侧面的楔形木垫板厚度调整。
叶轮叶片外缘圆度用旋转测圆架固定百分表测量，注意测量时应尽量使叶片伸出，以免运动时因离心力作用伸出碰壳。
叶片过长，可用手提砂轮打磨。
叶轮外壳圆度需在组装后测量叶片间隙时检查。
若发现某固定方位相对面叶片间隙之和始终偏大，垂直方位相对面间隙之和始终偏小，说明外壳椭圆，应予校形。
若任一叶片转至外壳某一固定部位时，间隙值都偏小，说明外壳该处向内凸起，应磨去。
7.8间隙控制
导轴承间隙应在保证润滑油膜（或水膜）及主轴不别劲的前提下尽量小，办法是提高固定部件同心度，减小轴线剩余摆度。
电机空气间隙是综合性要素，同心、垂直、中心、圆度对其都有影响，控制方法如前所述。
需要说明的是，通常电机实际平均空气间隙值大于设计间隙值，如800kW电机空气间隙设计值为3mm，实际平均值超过4mm，这会增加
磁阻，降低电机效率。
叶片间隙影响因素除叶轮与外壳中心高差、叶轮与外壳不圆度外，还有叶轮摆度和外壳错位等。
8安全措施
8.1建立安全保证体系，建立健全安全管理机构。
组织成立安全技术部，成员为专职安全管理人员并安排安全工程师主抓安全生产技术工作，各施工班组设兼职安全员，对施工现场进行安全监督与检查，把好安全关，消除事故隐患。
8.2新进场的工人必须进行岗前的“三级”安全教育。
即：
公司教育、项目教育、班组教育。
转岗工作岗位和离岗后重新上岗人员，必须接受新的三级安全教育后才允许上岗工作。
进入施工现场的人员，胸前必须佩戴安全上岗证，证明已经受过安全生产教育，考试合格。
8.3安全技术交底的指导思想是，“安全第一、预防为主”。
要针对不同的工程特点、不同的施工方法、各种机械设备、施工中有毒、有害、易爆、易燃等作业，以及施工周围的不同环境，制订安全技术交底，交底贯彻于全部施工工序之中，并力求细致全面。
8.4结合各分部分项施工方案，针对高空作业、临时用电、脚手架、施工机具、吊装作业等编制施工安全措施计划。
8.5施工现场安全组织结构健全，安全管理人员及特殊工种全部持证上岗。
8.6施工前编制详细的施工安全措施计划，并保证按照计划执行。
8.7施工前对所有的作业工人进行安全教育和交底，对现场可能存在的危险源进行辨识，防止意外发生。
8.8严格现场用电线路规划和检查，做到“一机一闸一保护”。
8.9加强起重吊装设备的定期检查与保养，严禁机械设备带病作业和超负荷运转，严格按照操作规程进行操作。
9环保措施
9.1建立环保管理体系，成立环保管理领导小组，加强施工工人的环保教育，提高工人的环保意识。
9.2将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布臵、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。
9.3严格工完成场清制度，设专人进行监督管理，要求做到“随做随清，谁做谁清”。
9.4作业区域内不得堆积材料、机具，适终保持道路畅通。
9.5施工现场不得焚烧垃圾及其他燃烧后产生有害气体烟雾的建筑材料或辅助材料。
9.6噪音污染防止措施，现场加工燥音分贝控制到要求范围，做到不扰民。
优先选用先进的环保机械，降低施工噪音到允许值以下，强噪音设备搭隔音棚，从声源上降低噪音影响。
9.7固体废物处理措施：
可分为建筑垃圾和生活垃圾，分别放入垃圾池存放，有毒有害垃圾严禁任意排放，应单独存放。
10效益分析
10.1经济效益
我单位承建的外环河综合治理工程小孙庄泵站扩建工程应用了《立式轴流泵机组安装工法》，取得的经济效益分为节约施工成本和后期维修成本两方面。
施工成本：
采用此工法人员投入少，施工进度快，降低施工成本。
后期维修成本：
运用此工法可避免出现很多问题，使用年限长，后期维修简单，降低维修成本。
本工法在施工过程中未出现质量问题。
经核算，本工法在外环河综合治理工程中的应用取得了良好的经济效益，约资金10万元。
10.2社会效益
立式轴流泵机组安装工法，施工过程简捷，施工速度快，施工周期短。
排涝，灌溉泵站的立式轴流泵的安装运用此工法，会大量节约社会成本，积极响应了节约型社会的号召。
11应用实例
11.1应用一
外环河综合治理工程小孙庄泵站扩建工程位于天津市西青区王稳庄镇津王公路与独流减河左堤交口处。
泵站采用6台1200ZLB-135型立式轴流泵，6台与水泵配套立式异步电动机，叶轮直径970mm，设计转角-2°，设计扬程3。
63m，设计流量3.75m³/s，设计点效率84.5%，配套电机功率280KW，最小淹没深度1.1m，水泵安装高程-0.70m。
施工中采用了“ZLB立式轴流泵机组安装工法”，有效的保证施工质量，安装进度快，达到了业主要求的目标，取得了很好的环境效益和社会效益。
立式轴流泵具有大流量、低扬程、高比转数、高效率、占地面积小，性能参数可变性，以及适合低水位条件等优点，对泵站的安全具有十分重要的作用。
11.2应用二
西青区宽河泵站扩建（一期）工程，采用立式轴流水泵（含埋件）Q=4.35m3/s，H=5.85m，n=490r/min（1200ZLB-100）7台，安装过程中也采用此工法，取得了较好的效果。
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